Question

8．無水AlCl₃易升華，可用作有機(jī)合成的催化劑等，工業(yè)上由鋁土礦（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，還含有少量的SiO₂  ）和石油焦（主要成分是C）為原料制備無水AlCl₃：2Al₂O₃+6Cl₂═4AlCl₃+3O₂
回答以下問題：
（1）加入焦炭后的化學(xué)反應(yīng)可表示為Al₂O₃+C+Cl₂ $\stackrel{加熱}{→}$AlCl₃+X↑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定氣體X的成分：氣體X可能為CO、CO₂或兩者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，如溶液變渾濁，則X中存在CO₂，如黑色CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO．
（2）在提純AlCl₃粗產(chǎn)品時(shí)，需加入少量鋁粉，可使熔點(diǎn)較低的FeCl₃轉(zhuǎn)化為熔點(diǎn)較高的FeCl₂，從而避免在AlCl₃中混入鐵的氯化物．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂．
（3）為測定制得的無水AlCl₃產(chǎn)品（含F(xiàn)eCl₃雜質(zhì)）的純度，稱取16.25g無水AlCl₃樣品，溶于過量的NaOH溶液，過濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重，殘留固體質(zhì)量為0.32g．
①過程涉及的離子方程式Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
②AlCl₃產(chǎn)品的純度為96%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)方程式可知，氣體X可能為一氧化碳、二氧化碳或者二者混合物，可以利用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，利用灼熱的氧化銅檢驗(yàn)一氧化碳，據(jù)此涉及實(shí)驗(yàn)方案；
（2）根據(jù)題中信息可知，反應(yīng)物為Al和FeCl₃，反應(yīng)產(chǎn)物為氯化鋁和FeCl₂，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）①根據(jù)鋁離子、鐵離子與過量的氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子、氫氧化鐵沉淀寫出反應(yīng)的離子方程式；
②殘留固體質(zhì)量為0.32g為氧化鐵，可以計(jì)算出鐵離子的物質(zhì)的量及氯化鐵的質(zhì)量，最后根據(jù)總質(zhì)量計(jì)算出氯化鋁的純度．

解答 解：（1）從Al₂O₃+C+Cl₂$\stackrel{△}{→}$AlCl₃+X↑可以看出X為CO、CO₂或兩者的混合物，確定氣體X的成分，就是檢驗(yàn)CO、CO₂的存在，檢驗(yàn)方法為：氣體X可能為CO、CO₂或兩者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，如溶液變渾濁，則X中存在CO₂，如黑色CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO，
故答案為：氣體X可能為CO、CO₂或兩者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，如溶液變渾濁，則X中存在CO₂，如黑色CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO；
（2）鋁將氯化鐵還原為氯化亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂，
故答案為：Al+3FeCl₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+3FeCl₂；
（3）①該制取過程中涉及的離子方程式有AlCl₃與過量的NaOH溶液的反應(yīng)和FeCl₃與NaOH溶液的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
②0.32 g殘留固體質(zhì)量是Fe₂O₃，則鐵離子的物質(zhì)的量為：n（Fe³⁺）=0.004 mol，氯化鐵的質(zhì)量為：m（FeCl₃）=162.5g/mol×0.004mol=0.65 g，混合物中氯化鋁的質(zhì)量為：m（AlCl₃）=16.25g-0.65g=15.6 g，所以AlCl₃產(chǎn)品的純度為：$\frac{15.6g}{16.25g}$×100%=96%，
故答案為：96%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的分離與提純、探究物質(zhì)組成與含量等知識(shí)，題目難度中等，充分考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．